本發(fā)明涉及一種消除輕摻退火硅片表面cop的方法，屬于集成電路技術領域。
背景技術：
硅片是現(xiàn)代超大規(guī)模集成電路的主要襯底材料，一般是通過拉晶、切片、磨片、腐蝕、退火、拋光、清洗等工藝過程做成的集成電路級半導體硅片。其中，硅片退火的研究已開展多年，其中硅片退火過程中的氣氛中加入氫氣的研究近年來也深入進行，直拉硅拋光片的表面質量和氧沉淀對集成電路成品率的影響很大。無論在硅片生產(chǎn)還是在集成電路制造中，硅片都要經(jīng)過高溫退火。因此，高溫退火對硅片表面質量和氧沉淀影響的研究顯得十分重要。
在硅片生產(chǎn)工廠中產(chǎn)品表面晶體原生粒子缺陷(cop)密度已是一種質量標準，空洞型(void)缺陷的存在對器件制造是有害的，關于消除空洞型缺陷的研究也有不少。在氫氣氛下高溫退火消除硅片表面cops研究很多，發(fā)現(xiàn)在1200℃下退火1小時以上可以完全消除硅片近表面區(qū)域的void缺陷；也有關于通過硅片表面長外延層的方法來保證硅片用于制造器件區(qū)域沒有void缺陷；還有關于在單晶硅生長過程中就摻入一定的雜質影響void缺陷的形成。通過對快速熱處理消除void缺陷的研究，一般認為空洞型缺陷的消除可以分為兩步：第一步是在高溫下硅片表面區(qū)域的間隙氧外擴散，濃度降低，這樣在空洞型缺陷的附近就變成了低氧區(qū)域，空洞內(nèi)壁氧化層中氧原子在濃度梯度的作用下，向硅基體中擴散，導致氧化層內(nèi)壁漸漸消失；第二步，void缺陷結構因氧化層內(nèi)壁的消失而不再增加，高溫下自間隙硅原子和空位的復合速率很快，void缺陷在不斷釋放空位與吸收自間隙硅原子的過程中慢慢縮小、消失。在void缺陷消除的熱處理方式、時間、氣氛、溫度最終效果上，學者們的研究結果和機理解釋雖有些差別，但還是存在一致認同的結論的：例如溫度達到1100℃以上才能較好地消除硅片表面void缺陷，溫度也越高、熱處理時間越長，void缺陷消除越顯著。這對硅片供應商在實際生產(chǎn)中消除void缺陷，控制表面cops數(shù)目是有指導作用的。
技術實現(xiàn)要素：
為了改善硅片表面cop情況，本發(fā)明的目的在于提供一種消除輕摻退火硅片表面cop的方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案：
一種消除輕摻退火硅片表面cop的方法，在退火過程中，在從650℃升溫到1100℃和從1100℃降溫到800℃的過程中，加入氫氣，達到氫氣與氬氣的體積比為0.5-8％。
高溫退火的升、降溫度的過程中，為了增加硅片近表面潔凈區(qū)的寬度可加入適量氫氣以促進硅片內(nèi)部void缺陷的消除。微量的氫氣擴散進入硅片近表層，促進void缺陷外部氧的外擴散，從而導致void缺陷外層氧化膜更容易溶解，有利于后續(xù)自間隙原子的進入填充，最后加速空洞的消失。
優(yōu)選地，所加入的氫氣的流量為0.1-1slm流量。
本發(fā)明的優(yōu)點在于：
采用本發(fā)明的方法，在退火過程中改變了硅片表面cop情況，退火后，硅片表面的cop基本可以消除，并降低表面顆粒。
附圖說明
圖1為升降溫加入氫氣的退火前后cop密度對不同深度的對比示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保護范圍的限制。
實施例
實驗采用的樣品是300mmp型(100)晶向同批次輕摻b硅片，硅片厚度約為725μm，含氧量為(18～32)×10-6(astm79)，電阻率為10～20ω·cm，實驗硅片均取自直拉硅單晶中相鄰的硅片。
用asm公司生產(chǎn)的a412高溫退火爐進行高溫退火。退火溫度1100℃，恒溫時間1h，在從650℃升到1100℃和1100℃降到800℃的過程中，通入流量為0.3slm的氫氣，控制氫氣與氬氣體積比為5.5％，然后運用kla-tensor公司生產(chǎn)的表面顆粒測試儀進行硅片表面晶體原生粒子缺陷(cop)的相關測試。然后對退火后的硅片進行返拋實驗，測量cop密度分布，間接研究退火氣氛對void缺陷深度分布的影響。
微量氫氣在升降溫高溫退火氣氛中對硅片表面cop消除的影響，通過表面顆粒測試儀測試cop結果來衡量。高溫退火過程中，采用升降溫度過程中通入氫氣對硅片表面的cop基本能夠全部消除，硅片表面內(nèi)部尺寸大于120nm的cop數(shù)量均值由945.2變?yōu)?.4。
高溫退火對硅片內(nèi)部void缺陷消除的影響，對于退火后的硅片都進行返拋實驗，每次拋去約5μm后測量cop密度隨深度的變化規(guī)律。以此來間接表征升降溫 加入氫氣高溫退火對硅片內(nèi)部void缺陷的影響。測量結果如圖1。從圖1可以看出，退火后，cop分布密度有一定范圍的降低，硅片表面內(nèi)部尺寸大于120nm的cop分布密度降低了90％以上。